微波稀布陣SIAR參數(shù)估計及相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、微波稀布陣綜合脈沖孔徑雷達(SIAR)采用大型稀布陣發(fā)射多載頻正交信號以保證對全空域的各向同性照射，采用小型均勻陣列或單根天線接收。在接收端通過綜合脈沖孔徑技術(shù)將小帶寬信號合成大帶寬信號，并在接收端形成發(fā)射和接收方向圖。該雷達距離和角度分辨率較高，具有抗反輻射導(dǎo)彈、抗有源定向干擾、抗隱身以及抗低空突防能力和小型、高機動、高精度的特點。本論文就該雷達參數(shù)估計及相關(guān)技術(shù)展開研究，主要內(nèi)容如下：
　　 1.簡單介紹了微波稀布陣SIAR

2、系統(tǒng)組成及特點，研究了調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)的波形特點及其參數(shù)選擇問題，推導(dǎo)了發(fā)射陣和接收陣均為均勻面陣時該信號接收數(shù)字波束形成(DBF)和發(fā)射綜合處理的數(shù)學(xué)過程，分析比較了單雙基地角分辨力，指出發(fā)射陣隨機稀布可去距離-角度耦合，最后對雙基地體制下的時間、頻率同步技術(shù)和陣列誤差校正進行了簡要介紹。
　　 2.分析了稀布陣SIAR距離柵瓣產(chǎn)生的機理，在脈沖寬度Te和發(fā)射陣元數(shù)Ne不變的情況下，給出了距離柵瓣隨參數(shù)Bu和Δf的變化情

3、況，并在此基礎(chǔ)上提出加權(quán)距離柵瓣抑制法和離散傅立葉變換(DFT)距離柵瓣抑制法，采用兩種方法抑制后主柵瓣比均可達40dB。
　　 3.研究了稀布陣SIAR目標運動參數(shù)估計。建立了運動目標存在加速度時的回波模型，并提出了兩種目標運動參數(shù)估計方法。一是多項相位變換(DPT)和相位差聯(lián)合運動參數(shù)估計方法。該方法利用DPT將目標加速度和速度分離，再采用分段相位差法分別對加速度和速度進行估計。二是DPT和解調(diào)頻聯(lián)合運動參數(shù)估計方法。該方法

4、首先由DPT法得到目標加速度的粗估計值，再在加速度的粗估計值附近利用解調(diào)頻法對加速度和速度進行同時估計，克服了一般解調(diào)頻方法運算量大的缺點。最后還提出了一種解速度模糊的新方法。該方法不需重復(fù)發(fā)射多重頻信號就可實現(xiàn)速度解模糊，從而降低了系統(tǒng)復(fù)雜度，減少了運算量。
　　 4.研究高速運動目標的距離、方位和俯仰參數(shù)估計問題。在稀布陣SIAR中，目標高速運動不僅引起距離單元走動，而且使通道分離后各通道信號的多普勒頻率有差異，這樣無法直接

5、利用多重信號分類(MUSIC)算法進行多維參數(shù)估計。論文針對高速運動目標提出了兩種參數(shù)估計方法。第一種利用速度估計值構(gòu)造補償因子，校正目標高速運動引起的距離和多普勒走動，然后再利用MUSIC方法進行參數(shù)估計。多目標情況下，不同目標在進行校正時會產(chǎn)生交叉項，本文采用“CLEAN”方法分別在距離維和多普勒維進行處理，將各個目標的距離和多普勒信息提取出來再進行參數(shù)估計。第二種方法是基于Keystone變換的多維參數(shù)估計方法。對距離單元不走動而

6、多普勒走動的低速目標直接在多普勒域進行Keystone變換即可；對距離和多普勒均走動的高速目標，提出利用基于級聯(lián)Keystone變換的處理方法，對變換后的結(jié)果應(yīng)用MUSIC算法進行參數(shù)估計，從而解決高速運動目標的多維參數(shù)估計問題。
　　 5.研究了基于寬帶聚焦的稀布陣SIAR角度估計方法。稀布陣SIAR每一個接收天線接收的同一目標回波信號經(jīng)通道分離后具有Ne個不同的頻率，該多普勒頻率不一致使得常規(guī)超分辨方法無法直接對目標角度進行

7、估計。借鑒寬帶聚焦的思想將每路接收信號中Ne個頻點的數(shù)據(jù)聚焦到同一頻點上，克服了各通道多普勒頻率的不一致性，然后再利用MUSIC算法進行角度估計。計算機仿真表明，該方法能夠?qū)\動目標角度進行有效估計。
　　 6.研究了雙基地體制下，采用面陣接收時，數(shù)字單脈沖測量技術(shù)在稀布陣SIAR目標跟蹤中的應(yīng)用。該雷達跟蹤的任務(wù)就是根據(jù)搜索提供的目標參數(shù)的粗測值實時跟蹤距離和、目標相對于發(fā)射站和接收站的方位角、俯仰角這五個參數(shù)并形成航跡。給出